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Le cellule di Schwann proteggono i neuroni dalla degenerazione
Sinistra: i nervi del topo raggruppati stretti e con una disposizione ordinata facilitata da cellule di Schwann normali. Centro: i nervi senza cellule di Schwann ma con l'acetilcolina subiscono una degenerazione dalla trombina, la proteina di coagulazione del sangue. Destra: i nervi privi sia di cellule di Schwann che di acetilcolina non sono in grado di raggruppare gli assoni singolarmente ma non subiscono la degenerazione degli assoni. (Fonte: Salk Institute)
Ricercatori del Salk hanno scoperto, per la prima volta, che una proteina di coagulazione del sangue può, inaspettatamente, degradare i nervi, e che le cellule gliali di supporto ai nervi, incluse le cellule di Schwann, forniscono protezione.
I risultati, pubblicati il 14 marzo 2019 nella rivista PLOS Genetics, mostrano che le cellule di Schwann proteggono i nervi bloccando questa proteina coagulante del sangue e altri enzimi potenzialmente distruttivi rilasciati dalle cellule muscolari. Il lavoro potrebbe avere implicazioni per malattie diverse come la sclerosi laterale amiotrofica (SLA), la sclerosi multipla, l'Alzheimer o la schizofrenia.
"Questo è il primo studio a dimostrare che una molecola di solito associata alla coagulazione del sangue, la trombina, ha una funzione biologica al di fuori del sistema epatico e ha un ruolo importante nella degenerazione dei nervi", afferma Kuo-Fen Lee, professore del Salk e autore senior della ricerca. "Abbiamo anche dimostrato che le cellule di Schwann possono proteggere i nervi dalla trombina. I risultati sono stati una sorpresa completa e sollevano domande intriganti su come si formano e si mantengono le sinapsi sia nella salute che nella malattia".
Le cellule di Schwann creano un isolamento protettivo attorno alle sporgenze filiformi dei nervi chiamate assoni e aiutano a formare le sinapsi, i contatti in cui i segnali chimici vengono trasmessi tra le cellule. Per comprendere meglio il ruolo delle cellule di Schwann nella salute dei nervi, il team del Salk ha studiato una sinapsi specifica chiamata 'giunzione neuromuscolare' (NMJ, neuromuscular junction), che si interfaccia tra le cellule di Schwann, i nervi e i muscoli.
In assenza di cellule di Schwann, la sinapsi NMJ in un topo modello è degenerata dopo due giorni, confermando il loro ruolo nella crescita della sinapsi. I ricercatori hanno scoperto che, senza le cellule di Schwann, l'acetilcolina (la molecola di segnalazione nell'NMJ) era il principale responsabile del degrado dei nervi.
Quando i ricercatori hanno approfondito il motivo, hanno scoperto un meccanismo precedentemente sconosciuto: lasciata libera di agire, l'acetilcolina induce le cellule muscolari a rilasciare una proteina coagulante del sangue chiamata trombina, tra gli altri enzimi, che degrada il nervo. Nei nervi sani, le cellule di Schwann rilasciano molecole che bloccano la trombina, per proteggere le loro sinapsi.
"Siamo rimasti sorpresi dal fatto che le cellule di Schwann continuano a sviluppare indirettamente sinapsi neuromuscolari, inibendo i fattori negativi rilasciati dal muscolo attivo. Uno di questi fattori è la trombina, meglio conosciuta per il suo ruolo nella formazione di coaguli di sangue", ha scritto Thomas Gould, ex ricercatore del Salk, primo autore del lavoro e ora assistente professore all'Università del Nevada di Reno.
Per confermare l'impatto della trombina sul NMJ, i ricercatori hanno esaminato un topo modello in cui la trombina era assente o non funzionante e hanno scoperto che questi topi subivano una minore degenerazione degli assoni nervosi. Questi risultati confermano che la trombina ha un ruolo nella degenerazione degli assoni nervosi.
"Questo studio spiega i percorsi genetici e molecolari che alterano lo sviluppo e la manutenzione delle sinapsi", afferma Lee, titolare della cattedra in neurobiologia molecolare. "Il passo successivo è capire il meccanismo con cui la trombina e altri enzimi distruggono la sinapsi, con l'obiettivo finale di creare un intervento per le malattie - come la SLA, la SM e l'Alzheimer - in cui è implicato l'accumulo o la disregolazione della trombina".
Fonte: Salk Institute (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Thomas W. Gould, Bertha Dominguez, Fred de Winter, Gene W. Yeo, Patrick Liu, Balaji Sundararaman, Thomas Stark, Anthony Vu, Jay L. Degen, Weichun Lin, Kuo-Fen Lee. Glial cells maintain synapses by inhibiting an activity-dependent retrograde protease signal. PLOS Genetics, 14 Mar 2019, DOI: 10.1371/journal.pgen.1007948
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